地铁工程施工中的沉降控制及应急处理

摘要：本文先对地铁地层沉降控制工作的重要性进行了简要分析，进而重点分析了沉降的原因，并提出了相应控制措施，最后对应急预案的制定和处理进行了深入探讨，以便确保地铁工程能够安全顺利的进行。

关键词：地铁工程 沉降控制 应急处理

中图分类号：U231 文献标识码： A

一、地铁地层沉降控制工作的重要性

地铁工程多贯穿于城市的繁华地段，地表建筑物密集、地下管网复杂。沉降事故的发生将造成周边建筑物的开裂与倾斜，严重时还将导致建筑物的坍塌。在沉降过程中还对影响地下管线的连贯性，造成地下管网断裂等事故。在目前的地铁工程中，多数沉降事故发生在施工过程中，是施工过程的多发事故。加强地铁地层沉降控制工作能够避免施工过程中沉降事故的发生，保障地铁工程周边建筑的安全、保障工程施工人员的安全。通过地铁地层沉降控制工作的科学开展能够使施工企业的成本控制得到有效实施，避免沉降事故治理造成的成本。在现代地铁工程施工中，加强地铁地层沉降控制已经成为施工企业管理与控制的关键与重点。

二、地铁地层沉降因素分析

地铁地层沉降的主要因素主要受涂层自身特点以及岩石层特点所决定。地铁表层地层土体由土基骨架作为支撑，在地铁暗挖过程中，这一骨架受外力作用产生了外荷载变化。垂直静压力造成了土体空隙的压缩，最终使得地铁地表发生沉降，受地质情况情况，在地铁建设过程中还会遇到岩石层地质的情况发生。岩石层地质的开挖过程中使得岩石结构受力发生变化，最终导致岩层的坍塌，进而造成了地表沉降的出现，在现代地铁隧道力学研究中发现，浅埋暗挖隧道的覆盖层缺乏自承载能力，其全部荷载都由隧道的结构层来承担。而覆盖层在实际的施工过程中受固结、含水量等因素极易发生沉降，而且，在开挖过程中也会在成周边土体的松弛，进而加大沉降的发生，在地铁隧道施工过程中，开挖隧道所渗出的地下水会造成地下土层渗水通道的形成，进而使得地层失水严重。这一过程中，土层空隙受失水影响产生固结收缩，进而引发沉降。

另外，地铁施工过程中，轨道受地下水等因素影响也会产生不均匀沉降，进而影响轨道的线性，危害到地铁行车的安全。但是轨道地基基础的沉降多发生在地铁建成后受行车反复碾压的情况，本文在此不做赘述，仅对地表地层沉降进行分析与论述。

三、沉降控制技术

资料表明，地铁隧道施工引起地表沉陷的程度主要取决于：地层和地下水条件、隧道埋深和直径、施工方法。其中，施工方法的影响更为明显。地铁的施工方法主要有三种：明挖法、新奥法和盾构法。明挖法由于对地面交通干扰大，且因敞开作业对周围环境千扰、污染严重，现在已经较少使用。新奥法和盾构法对环境干扰小，是主要的施工方法。下面结合地表沉陷的产生与控制措施对这两种施工方法进行概述。

（一）盾构法

盾构法是在地下暗挖隧道的一种有效方法。施工中，先在隧道的某一端建造竖井或基坑，以供盾构安装就位。盾构从竖井或基坑的墙壁开孔处出发，在地层中沿着设计轴线，向着另一竖井或基坑的设计孔洞推进。盾构推进中所受的阻力，通过盾构千斤顶传至盾构尾部已拼装的预制隧道衬砌结构，再传到竖井或基坑的后靠壁上。盾构施工中引起的地层损失和盾构隧道周围受扰动或受剪切破坏的重塑土的再固结，是地面沉降的基本原因。

（1）地层损失

地层损失是盾构施工中实际开挖土体体积与竣工隧道体积之差。周围土体在弥补地层损失中发生地层移动，引起地面沉降。引起地层损失的施工及其他因素是：①开挖面土体移动。当盾构掘进时，开挖面土体受到的水平支护应力小于原始侧向力，开挖土体向盾构内移动，引起地层损失而导致盾构上方地面沉降；当盾构推进时，如作用在正面的土体的推力大于原始侧向力，则正向土体向上、向前移动，引起地层损失（欠挖）而导致盾构前上方土体隆起。

②盾构后退。在盾构暂停推进中，由于盾构推进千斤顶漏油回缩而可能引起盾构后退，使开挖面土体坍落或松动，造成地层损失。

（2）受扰动土的固结

盾构隧道土体受到盾构施工的扰动后，便在盾构隧道的周围形成超孔隙水压力区（正值或负值）。当盾构离开该处地层后，由于土体表面压力释放，隧道周围的孔隙水压力便下降。在超孔隙水压力释放过程中，孔隙水排出，引起地层移动和地面下降。

（二）新奥法

所谓新奥法就是施工过程中充分发挥围岩本身具有的自承能力，即洞室开挖后，利用围岩的自稳能力及时进行以喷锚为主的初期支护，使之与围岩密贴，减小围岩松动范围，提高自承能力，使支护与围岩联合受力共同作用。采用新奥法时主要的施工方法有：全断面开挖法、台阶开挖法、侧壁导坑环型开挖法。

四、地铁工程沉降事故的应急处理

（一）制定应急预案的一般程序

（1）突发事故及其危险性分析；

（2）应急计划对象区域划定：根据应急救援救援力量来源的范围一般分为区域应急救援和单位应急救援；

（3）编制应急救援计划：包括技术措施和组织协调措施两个方面；

（4）应急救援资源配置：包括人才资源和设备、物料的配置两个方面；

（5）应急救援预案演练：一方面是对各方面因素的协调性的演练，一方面是发现不足实现改进的手段；

（6）应急预案效果评价与改进：应急救援方式会随着社会环境、技术条件等因素的变化而变化，所以要持续改进以适应各方面的环境因素变化，从而能够发挥预案应有的效能。

（二）沉降事故处置应急预案的编制过程

（1）成立预案编制小组：沉降事故应急预案编制小组应该由施工单位、施工监理单位和业主三方面的人员参加，由质量与安全方面的第一负责人、专业技术人员、辅助人员（包括财务、物资供应人员等）构成。

（2）风险分析与评估：由专业技术人员针对沉降事故进行各个方面的风险分析与评价。

（3）编制应急预案：以风险分析与评价结果为基础编制沉降事故应急预案。

（4）应急预案的评审与发布：由总工程师组织相关技术人员对应急预案的准确性、有效性进行审核，提出改进建议，从而使预案趋于完善。在修改完善之后，把预案通报给全体施工人员、生产质量安全管理人员、建设监理人员及业主，并组织对预案的学习。

（5）应急预案的实施：在实践中检验预案的有效性。

（6）应急预案的持续改进：沉降事故的发生具有共性，但是在实际生产中可能会发生未预想到的情况。所以在生产中要做到对应急预案的持续改进。

五、结论

在现代城市公共交通压力日益加大的今天，地铁工程成为了环节这一问题的关键。而地铁工程施工中事故的发生率非常高，地层、地表沉降的控制是影响工程施工安全、工程施工进度以及工程施工总成本的关键。